Mitokondria Pendek Sebagai Re-boot Untuk Membangun Genome Sintetis

Tinuku
KeSimpulan.com - Membangunan genome dari akar. Resep yang telah disederhanakan untuk mensintesis (rekayasa) gen sebagai 're-boot' biologi sintetis.

Ambil delapan untai DNA kecil dengan panjang hanya 60 nukleotida, kombinasikan dengan campuran master enzim dan reagent, kemudian eramkan pada suhu 50ยบC selama satu jam. Dengan mengikuti resep sederhana ini, peneliti bisa mensintesis genome dari mitokondria tikus (sebuah organel yang bertindak sebagai pabrik energi untuk sel-sel tumbuhan dan hewan) hanya dalam waktu lima hari.

Teknik ini memberikan kemudahan kepada para biolog sebagai alat sintetis sederhana namun dapat untuk merancang dan membangun sekuens gen dalam membuat vaksin sintetik atau obat-obatan maupun untuk mengubah sel-sel mikroba menjadi sumber energi alternatif.

Awal tahun ini, para peneliti di J. Craig Venter Institute, Rockville, Maryland, dan San Diego, California, melaporkan bahwa mereka telah membangun genome bakteri sintesis secara lengkap dari awal dan menggunakannya sebagai 're-boot' sebuah sel. Penelitian terbaru yang dipublikasikan secara online di Nature Methods menjadi subset para ilmuwan, didasarkan pada ide yang sama, menjahit genome secara keseluruhan dari segmen-segmen kecil.

Untuk membangun genome bakteri sintetis, para peneliti mulai dengan panjang sekitar 1.000 basis segmen DNA, dipesan dari sebuah perusahaan sequencing dan dibudidayakan ke dalam sel ragi, kemudian dijahit secara bersama-sama. "Tetapi kami sekarang memiliki sebuah metode di mana kita bisa membuat 1 kilobase potongan diri sendiri," kata Daniel Gibson yang memimpin studi.

Gibson menjelaskan sebuah masalah besar dengan pembelian potongan panjang DNA dari perusahaan adalah tidak diketahui bagaimana nukleotida string secara bersama dengan akurasi tinggi. "Kesalahan mereka ketika memasukkan ke dalam produk akhir," kata Gibson. Satu-satunya cara untuk memastikan tidak ada error dalam genome sintesis adalah urutan semua segmen yang memperlambat proses.

Verifikasi sekuens dalam potongan kecil akan jauh lebih mudah, sehingga para peneliti mulai dengan potongan pendek 60 nukleotida. Kemudian diinkubasi dalam potongan beruntai tunggal (single-stranded dengan delapan pada suatu tahapan) dalam ramuan yang telah disempurnakan untuk menggabungkan dengan fragmen-fragmen secara bersama menjadi 75 potongan beruntai ganda (double-stranded).

Setelah itu membudidayakan potongan-potongan dalam bakteri Escherichia coli, dan proses rancangan otomatis ini dapat mengurutkan klon yang dihasilkan, menarik keluar untuk membangun sekuens genome besar. "Kami menggunakan E. coli untuk menyaring kesalahan," kata Gibson. Para peneliti menyelesaikan dengan cara menjahit salinan ini menjadi segmen yang lebih besar dalam tiga langkah tambahan untuk menghasilkan produk akhir 16,3 kilobase.

Teknik ini menawarkan "cara yang lebih efisien untuk membangun potongan-potongan DNA yang relatif besar dan bebas dari error. Saya pikir meningkatkan kemungkinan pada tingkat dasar dalam membangun sirkuit genetik besar," kata Ron Weiss, biolog sintetis dari Massachusetts Institute of Technology.

Efisiensi ini bisa dimanfaatkan dengan baik, kata Gibson. Pekan lalu, J. Craig Venter Institute bermitra dengan perusahaan Synthetic Genomics di La Jolla, California, juga didirikan oleh Venter Institute, membuat start-up yang disebut Synthetic Genomics Vaccines yang akan menggunakan teknik biologi sintetis dalam membuat vaksin.

"Virus influenza selalu bermutasi dan itulah sebabnya Anda harus memiliki vaksin yang berbeda setiap tahun. Dengan metode seperti ini, kita bisa bersaing dengan mutasi virus dan kita dapat mensintesis virus baru dengan sangat cepat untuk membuat vaksin perlawanan," kata Gibson.

Tim memulai dengan genome mitokondria, karena error sekuens berakar dari banyak penyakit yang ada saat ini tidak ada obatnya. "Meskipun kami membuat genome mitokondria sintetis, kita tidak akan menunjukkan fungsionalnya," kata Gibson. Tetapi genome sintetis dapat memperbaiki kerusakan pada sel-sel defisiensi mitokondria bisa membuka jalan untuk skenario terapi untuk kelompok penyakit.
  1. Daniel G Gibson, Hamilton O Smith, Clyde A Hutchison III, J Craig Venter and Chuck Merryman. Chemical synthesis of the mouse mitochondrial genome, Nature Methods, 10 October 2010, DOI:10.1038/nmeth.1515
  2. Daniel G. Gibson, John I. Glass, Carole Lartigue, Vladimir N. Noskov, Ray-Yuan Chuang, Mikkel A. Algire, Gwynedd A. Benders, Michael G. Montague, Li Ma, Monzia M. Moodie, Chuck Merryman, Sanjay Vashee, Radha Krishnakumar, Nacyra Assad-Garcia, Cynthia Andrews-Pfannkoch, Evgeniya A. Denisova, Lei Young, Zhi-Qing Qi, Thomas H. Segall-Shapiro, Christopher H. Calvey, Prashanth P. Parmar, Clyde A. Hutchison, III, Hamilton O. Smith, and J. Craig Venter. Creation of a Bacterial Cell Controlled by a Chemically Synthesized Genome, Science 2 July 2010: Vol.329. no.5987, pp.52-56, DOI: 10.1126/science.1190719
  3. Alla Katsnelson, Nature, DOI:10.1038/news.2010.526
  4. KeSimpulan Laporan Penelitian, Sabtu, 22 Mei 2010
Tinuku Store

No comments:

Post a Comment